《福建省晋江市人教版高中数学必修二课件1.3简单几何体体积(共45张)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《福建省晋江市人教版高中数学必修二课件1.3简单几何体体积(共45张)（45页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1.3 简单几何体体积,晋江季延中学 刘佳佳,数学学科：必修二,几何体占有空间部分的大小叫做它的体积,一、体积的概念与公理:,公理1、长方体的体积等于它的长、宽、高的积。,V长方体= abc,推论1 、长方体的体积等于它的底面积s和高h的积。,V长方体= sh,推论2 、正方体的体积等于它的棱长a 的立方。,V正方体= a3,公理2、夹在两个平行平面间的两个几何体，被平行于这两个平面的任意平面所截，如果截得的两个截面的面积总相等，那么这两个几何体的体积相等。,幂势既同，则积不容异,祖暅原理,定理1： 柱体（棱柱、圆柱）的体积等于它的底面积 s 和高 h 的积。,V柱体= sh,二：柱体的体积,
2、三:锥体体积,例2：,如图：三棱柱AD1C1-BDC,底面积为S,高为h.,答:可分成棱锥A-D1DC,棱锥A-D1C1C,棱锥A-BCD.,问：（1）从A点出发棱柱能分割成几个三棱锥？,3.1锥体（棱锥、圆锥）的体积（底面积S，高h）,注意：三棱锥的顶点和底面可以根据需要变换，四面体的每一个面都可以作为底面，可以用来求点到面的距离,问题:锥体(棱锥、圆锥）的体积,定理如果一个锥体（棱锥、圆锥）的底面积是，高是，那么它的体积是：,推论：如果圆锥的底面半径是，高是，那么它的体积是：,锥体 ,圆锥 ,h,x,四.台体的体积,V台体=,上下底面积分别是s/,s,高是h，则,推论：如果圆台的上,下底面
3、半径是r1.r2,高是，那么它的体积是：,圆台 h,五.柱体、锥体、台体的体积公式之间有什么关系？,S为底面面积，h为柱体高,S分别为上、下底面面积，h 为台体高,S为底面面积，h为锥体高,(1)长方体的体积 V长方体abc . (其中a、b、c为长、宽、高，S为底面积，h为高) (2)柱体(圆柱和棱柱)的体积 V柱体Sh. 其中，V圆柱r2h(其中r为底面半径),Sh,知识点二柱、锥、台、球的体积,(3)锥体(圆锥和棱锥)的体积 V锥体 Sh. 其中V圆锥 ， r为底面半径,13r2h,(4)台体的体积公式 V台h(SS) 注：h为台体的高，S和S分别为上下两个底面的面积 其中V圆台 注：h
4、为台体的高，r、r分别为上、下两底的半径 (5)球的体积 V球 .,13h(r2rrr2),13R3,例 从一个正方体中，如图那样截去4个三棱锥后，得到一个正三棱锥ABCD，求它的体积是正方体体积的几分之几？,1求空间几何体的体积除利用公式法外，还常用分割法、补体法、转化法等，它们是解决一些不规则几何体体积计算问题的常用方法,几何体的体积小结,2计算柱体、锥体、台体的体积关键是根据条件找出相应的底面面积和高，要充分利用多面体的截面及旋转体的轴截面，将空间问题转化为平面问题,R,R,球的体积：,一个半径和高都等于R的圆柱，挖去一个 以上底面为底面，下底面圆心为顶点的圆锥 后，所得的几何体的体积与
5、一个半径为R的 半球的体积相等。,探究,R,R,第一步：分割,O,球面被分割成n个网格，表面积分别为：,则球的表面积：,则球的体积为：,设“小锥体”的体积为：,知识点三、球的表面积和体积,（,O,第二步：求近似和,O,由第一步得：,第三步：转化为球的表面积,如果网格分的越细,则:,由 得:,设球的半径为R，则球的体积公式为 V球 .,43R3,例1(2009年高考上海卷)若球O1、O2表面积之比4，则它们的半径之比_.,(1)若球的表面积变为原来的2倍,则半径变为原来的倍。 (2)若球半径变为原来的2倍，则表面积变为原来的倍。 (3)若两球表面积之比为1:2，则其体积之比是。 (4)若两球体积
6、之比是1:2，则其表面积之比是。,例2：,例3.如图，正方体ABCD-A1B1C1D1的棱长为a,它的各个顶点都在球O的球面上，问球O的表面积。,分析：正方体内接于球，则由球和正方体都是中心对称图形可知，它们中心重合，则正方体对角线与球的直径相等。,略解：,变题1.如果球O和这个正方体的六个面都相切，则有S=。 变题2.如果球O和这个正方体的各条棱都相切，则有S=。,关键：,找正方体的棱长a与球半径R之间的关系,例4已知过球面上三点A、B、C的截面到球心O的距离等于球半径的一半，且AB=BC=CA=cm，求球的体积，表面积,解：如图，设球O半径为R， 截面O的半径为r，,例5、有三个球,一球切
7、于正方体的各面,一球切于正方体的各侧棱,一球过正方体的各顶点,求这三个球的体积之比.,作轴截面,规律方法总结,1直棱柱的侧面展开图是一些矩形，正棱锥的侧面展开图是一些全等的等腰三角形，正棱台的侧面展开图是一些全等的等腰梯形 2斜棱柱的侧面积等于它的直截面(垂直于侧棱并与每条侧棱都相交的截面)的周长与侧棱长的乘积,3如果直棱柱的底面周长是c，高是h，那么它的侧面积是S直棱柱侧ch. 4应注意各个公式的推导过程，不要死记硬背公式本身，要熟悉柱体中的矩形、锥体中的直角三角形、台体中的直角梯形等特征图形在公式推导中的作用,规律方法总结,5如果不是正棱柱、正棱锥、正棱台，在求其侧面积或全面积时，应对每一
8、个侧面的面积分别求解后再相加 6求球的体积和表面积的关键是求出球的半径反之，若已知球的表面积或体积，那么就可以得出其半径的大小 7计算组合体的体积时，首先要弄清楚它是由哪些基本几何体构成，然后再通过轴截面分析和解决问题,8计算圆柱、圆锥、圆台的体积时，关键是根据条件找出相应的底面面积和高，应注意充分利用多面体的截面和旋转体的轴截面，将空间问题转化为平面问题求解,题型一 几何体的展开与折叠 有一根长为3 cm，底面半径为1 cm的圆柱形铁管，用一段铁丝在铁管上缠绕2圈，并使铁丝的两个端点落在圆柱的同一母线的两端,则铁丝的最短长度为多少？把圆柱沿这条母线展开，将问题转化为平面上两点间的最短距离.,
9、题型分类 深度剖析,解 把圆柱侧面及缠绕其上 的铁丝展开，在平面上得到 矩形ABCD（如图所示）， 由题意知BC=3 cm， AB=4 cm，点A与点C分别是铁丝的起、止位 置，故线段AC的长度即为铁丝的最短长度.故铁丝的最短长度为5 cm.,求立体图形表面上两点的最短距离 问题，是立体几何中的一个重要题型.这类题目的 特点是：立体图形的性质和数量关系分散在立体 图形的几个平面上或旋转体的侧面上.为了便于发 现它们图形间性质与数量上的相互关系，必须将 图中的某些平面旋转到同一平面上，或者将曲面 展开为平面，使问题得到解决.其基本步骤是：展 开（有时全部展开，有时部分展开）为平面图形， 找出表示
10、最短距离的线段，再计算此线段的长.,题型二 旋转体的表面积及其体积如图所示,半径为R的半圆内的阴影部分以直径AB所在直线为轴,旋转一周得到一几何体,求该几何体的表面积(其中BAC=30)及其体积.先分析阴影部分旋转后形成几何体的形状,再求表面积.,解 如图所示, 过C作CO1AB于O1,在半圆中可得 BCA=90,BAC=30,AB=2R, AC= ,BC=R, S球=4R2,解决这类题的关键是弄清楚旋转后所 形成的图形的形状，再将图形进行合理的分割， 然后利用有关公式进行计算.,知能迁移2 已知球的半径为R，在球内作一个内接圆柱，这个圆柱底面半径与高为何值时，它的侧面积最大？侧面积的最大值是
11、多少？解 如图为轴截面.设圆柱的高为h，底面半径为r，侧面积为S，则,知能迁移2 已知球的半径为R，在球内作一个内接圆柱，这个圆柱底面半径与高为何值时，它的侧面积最大？侧面积的最大值是多少？解 如图为轴截面.设圆柱的高为h，底面半径为r，侧面积为S，则,题型三 多面体的表面积及其体积一个正三棱锥的底面边长为6，侧棱长为 ，求这个三棱锥的体积.本题为求棱锥的体积问题.已知底面边长和侧棱长，可先求出三棱锥的底面面积和高，再根据体积公式求出其体积.解 如图所示，正三棱锥SABC.设H为正ABC的中心，连接SH，则SH的长即为该正三棱锥的高.,连接AH并延长交BC于E， 则E为BC的中点，且AHBC.
12、 ABC是边长为6的正三角形，,求锥体的体积，要选择适当的底面和 高，然后应用公式 进行计算即可.常用方 法：割补法和等积变换法. （1）割补法：求一个几何体的体积可以将这个几 何体分割成几个柱体、锥体，分别求出锥体和柱 体的体积，从而得出几何体的体积. （2）等积变换法：利用三棱锥的任一个面可作为 三棱锥的底面.求体积时，可选择容易计算的方 式来计算；利用“等积性”可求“点到面的 距离”.,题型四 组合体的表面积及其体积(12分)如图所示,在等腰梯形ABCD中,AB=2DC=2，DAB=60，E为AB的中点，将ADE与BEC分别沿ED、EC向上折起，使A、B重合,求形成的三棱锥的外接球的体积
13、.易知折叠成的几何体是棱长为1的正四面体，要求外接球的体积只要求出外接球的半径即可.解 由已知条件知，平面图形中AE=EB=BC=CD=DA=DE=EC=1.折叠后得到一个正四面体. 2分,方法一 作AF平面DEC，垂足为F， F即为DEC的中心. 取EC的中点G，连接DG、AG， 过球心O作OH平面AEC. 则垂足H为AEC的中心. 4分 外接球半径可利用OHAGFA求得.在AFG和AHO中，根据三角形相似可知，,6分,10分,12分,方法二 如图所示，把正四面体放在正 方体中.显然，正四面体的外接球就 是正方体的外接球. 3分 正四面体的棱长为1， 正方体的棱长为 ， 6分,9分,12分,
14、方法与技巧 1.对于基本概念和能用公式直接求出棱柱、棱锥、棱台与球的表面积的问题，要结合它们的结构特点与平面几何知识来解决. 2.要注意将空间问题转化为平面问题. 3.当给出的几何体比较复杂，有关的计算公式无法运用，或者虽然几何体并不复杂，但条件中的已知元素彼此离散时,我们可采用“割”、“补”的技巧，化复杂几何体为简单几何体（柱、锥、台），或化离散为集中，给解题提供便利.,思想方法 感悟提高,（1）几何体的“分割” 几何体的分割即将已知的几何体按照结论的要 求,分割成若干个易求体积的几何体,进而求之. (2)几何体的“补形” 与分割一样，有时为了计算方便，可将几何体补 成易求体积的几何体，如长
15、方体、正方体等.另外 补台成锥是常见的解决台体侧面积与体积的方法, 由台体的定义，我们在有些情况下，可以将台体 补成锥体研究体积. （3）有关柱、锥、台、球的面积和体积的计算， 应以公式为基础，充分利用几何体中的直角三角 形、直角梯形求有关的几何元素.,失误与防范 1.将几何体展开为平面图形时,要注意在何处剪开，多面体要选择一条棱剪开，旋转体要沿一条母线剪开. 2.与球有关的组合体问题，一种是内切，一种是外接.解题时要认真分析图形，明确切点和接点的位置，确定有关元素间的数量关系，并作出合适的截面图，如球内切于正方体，切点为正方体各个面的中心,正方体的棱长等于球的直径；球外接于正方体，正方体的顶点均在球面上，正方体的体对角线长等于球的直径.球与旋转体的组合，通常作它们的轴截面进行解题,球与多面体的组合，通过多面体的一条侧棱和球心，或“切点”、“接点”作出截面图.,
